JPS63177839A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、少なくとも１個の振動子を内蔵するプローブ
と、送信用アンプと受信回路を内蔵する送受信機とをケ
ーブルで接続して用いる超音波診１ｌｙｉ装置に関する
。

（従来の技術） パルス式超音波診断装置は超音波パルスを被検体内に放
射し、超音波の減衰や反射の度合が組織やその病変部に
よって異なることを利用して、被検体からの反射波を分
析して診断する装置である。

このパルス式超方波診断装置においては、通常被検体内
への超音波の送信と反射波の受信とを同一の振動子（超
音波撮動子）を用いて行っている。

前記の振動子はプローブ（超音波探触子）内に収容され
て用いられ、プローブと送受信機本体とはケーブルによ
って接続されている。

従来、プローブに撮動子のみを収容する場合と、振動子
とプリアンプを収容する場合とがあった。

プローブに振動子のみを収容する場合を第６図に示す、
図では複数の振動子の中１個の振動子についてのみ示し
である。図において、１はその中に送受信を兼ねて行う
振動子２を収容しているプローブで、プローブ１と送受
信機３とは振動子１索子に付き１本のケーブル４によっ
て接続されている。送受信機３には、その送受波信号の
授受のために送信用アンプ５．ＴＲスイッチ６、プリア
ンプ７が収容されていて、送信用アンプ５がらの送信信
号はケーブル４を経て振動子２に与えられ、又、反射波
を受信した振動子２はケーブル４とＴＲスイッチ６を経
てプリアンプ７に受信信号を送る。ＴＲスイッチ６は大
電力の送信信号がプリアンプ７に入力して破壊するのを
防止するための、受信信号を通過させ、送信信号を阻止
するスイッチである。この回路においては、ＴＲスイッ
チ６が送受信機Ｓ内にあるため、１本のケーブル４でプ
ローブ１と送受信！１１３とを接続して送受信信号の授
受を行っても支障はない。

第７図はプローブ１中に振動子２とプリアンプ７を収容
している場合を示す図である。図において、第６図と同
等の部分には同じ符号を付しである。４Ａは送信信号を
送信用アンプ５がらプローブ１に送るためのケーブル、
４Ｂはプローブ１内のプリアンプ７からの受信信号を送
受信機３内の受信用アンプ８に送るケーブルである。こ
の回路においては、プリアンプ７をプローブ１の中に収
容したため、ＴＲスイッチ６がプローブ１の中に収容さ
れて、プローブ１内で送受信信号が分離されるため、振
動子１素子に付き２本のケーブルでプローブ１と送受信
機３とを接続している。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の２種類のプローブにおいて、プローブ１に振動子
２のみを収容した場合は、プリアンプ７が送受信機３の
中にあるため、受信信号は微弱なままケーブル４を伝送
されて送受信機３に送られる。従って、微弱な受信信号
に対して伝送中に拾う雑音の受信信号に対する影響は無
視できなくなり、ＳＮ比が悪くなる。

プローブ１内に撮動子２とプリアンプ７を収容した場合
、受信信号はプリアンプ７で増幅された後送られるので
ＳＮ比は良いが、ケーブルの本数が振動子１素子に付き
２本必要である。多数の振動子２をマトリクス状に配列
したフェイズドアレイ形のプローブの場合ケーブルの本
数が２倍になると容積、経費等が極めて大きなものとな
る。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、プローブと送受信機を接続するケーブルの所要本数が
、振動子１素子に付き１本であって、しかもＳＮ比の良
好な超音波診断装置を実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決する本発明は、少なくとも１個の振
動子を内蔵するプローブと、送信用アンプと受信回路を
内蔵する送受信機とをケーブルで接続して用いる超音波
診断装置において、撮動子１素子に付き少なくとも１個
の受信用プリアンプと該プリアンプの前後に設けたリア
クタンス素子と逆並列接続のダイオードとを含む送信信
号を阻止し受信信号のみを通過させる受信部保護回路と
で構成された受信回路と、送信信号を通し受信信号を阻
止するＴＲスイッチとを前記ケーブル端と前記振動子と
の間に並列に接続して前記プローブ内に収容し、該プロ
ーブを前記振動子１素子当り１本のケーブルにより前記
送受信機に接続し、該送受信機には前記受信部保護回路
及び前記ＴＲスイッチと同等の受信部保護回路とＴＲス
イッチとを設けて受信回路と送信回路とを分離したこと
を特徴とするものである。

（作用） プローブ内に収容したプリアンプの前後に受信信号は通
すが送信信号を通さない受信部保護回路を設け、送信信
号回路にＴＲスイッチを挿入したので、プローブをプリ
アンプ内に収容して、しかも撮動子１素子に付き１本の
ケーブルでプローブと送受信機を接続できる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の電気的接続図である。図に
おいて、第６図と同等部分には同じ符号を付しである。

１０は送信回路に直列に挿入され逆並列接続されたタイ
オードＤＩ　、Ｄｚで構成され、送信用アンプ５の大電
力の出力を通過させるが、微弱な受信信号を遮断するＴ
Ｒスイッチで、このＴＲスイッチ１０を通過した送信信
号はケーブル４に入力する。受信用アンプ８の前段には
コイルＬ＋＋コイルＬ２．コンデンサＣｔから成るしＰ
Ｆ＜低域濾波器）の中間に他端をアースに落した逆並列
接続のダイオードＯｓ　、Ｄ４が接続されている受信部
保護回路１１が設けてあって、大１ｕ力の送信信号を阻
止している。１２はケーブル４と振動子２に直列に挿入
された逆並列接続のダイオードＤｓ　、Ｄａで構成され
、受信信号を阻止して送信信号のみを通過させるＴＲス
イッチである。１３はダイオードＤ？　、Ｄａを逆並列
に接続して他端をアースし、コンデンサＣ２，コイルＬ
３から成る直列共振回路１４と相俟って送信信号を阻止
し、受信信号を通過させる受信部保護回路である。この
受信部保護回路１３によってプリアンプ７にＴＲスイッ
チ１２を通過した送信信号が入るのを防止している。１
５はコイルＬ４．コイルＬｓ、コンデンサＣ３から成る
ＬＰＦのコイルＬ４とコイルＬ５の接続点にコンデンサ
Ｃ３に並列に、逆並列接続したダイオードＤ９　、Ｄｍ
を接続し、他端をアースに落した受信部保護回路で、ケ
ーブル４からの送信信号を阻止し、プリアンプ７からの
受信信号を通過させる。

上記のように構成された実施例の回路の動作を説明する
。全体の回路の動作説明に先立ち、ＴＲスイッチ１０．
１２．受信部保護回路１１，１３゜１５の動作を説明し
ておく。ＴＲスイッチ１０において、ダイオードＤｉ　
、Ｄｚは逆並列接続されているので、送信信号は正の場
合は０１１負の場合はＤｚを導通させて交流成分を有す
る送信信号は完全に通過することができる。ダイオード
Ｄ１゜Ｄｚは受信信号の微弱な信号に対しては動作しな
いので、受信信号が通過することはできない。ＴＲスイ
ッチ１２の動作も全く同様である。

受信部保護回路１１は受信信号の入力に対しては、コイ
ルＬ＋　＋　１２　＋コンデンサＣ１がＬＰＦを構成し
ていて、不要な高周波成分を除いて受信信号の周波数帯
域を通過させる。ダイオード０３゜Ｄ４はダイオードＤ
Ｉ　、Ｄｚと同じく受信信号に対しては不感である。送
信信号の入力に対しては、逆並Ｐｊ接続のダイオードＯ
ｓ　、Ｄ４が導通してコンデンサＣ１を短絡し、コイル
Ｌｔ　＋　１２　＊コンデンサＣ１から成るＬＰＦはし
ＰＦとして働かず、コイルＬ＋が高インピーダンスのチ
ョークコイルとして動作して送信信号を阻止する。この
場合送信信号はダイオードＤＩ　、Ｄ４の導通を維持す
る程度に流れるが、コイルＬ２によって受信回路に流入
するのは阻止される。受信部保護回路１５も同様に動作
する。受信部保護回路１３は、受信信号に対してダイオ
ードＤ７　、Ｏｇは不感なので、受信信号はコイルＬ３
＋コンデンサＣｚから成る直列共振回路１４を通過する
。送信信号に対してはダイオードＤ７　、Ｃ＋＋が導通
し、高インピーダンスのコイル１−２によって阻止され
る。送信信号がダイオード０７　、Ｄａの導通を維持す
る程度に流れるのは同様である。

直列共振回路１４は、高し、低ＣにしてＱを高くしであ
るので、コイルＬ３の高インピーダンスによる送信信号
の阻止と、ダイオードＤ７．Ｄａの導通維持のための送
信信号のコンデンサ０２の高インピーダンスによる阻止
に対して効果がある。

次に全体の動作を説明する。送信用アンプ５は入力の送
信パルス信号を電力増幅し、高電圧の送信信号を出力す
る。送信信号はオンになったＴＲスイッチ１０を通過し
、ケーブル４を経てプローブ１に入力し、オンになった
ＴＲスイッチ１２を通って振動子２を励振する。この間
送信信号は受信部保護回路１１，１５．１３によって阻
止されて、受信回路を破壊することはない。この送信時
の等開回路を第２図に示す。図の等価回路の動作は上述
の通りなので説明は省略する。

振動子２から送信された超音波ビームの反射波が撮動子
２によって電気信号に変換される。この受信信号は既述
のようにＴＲスイッチ１２には阻止されて、受信部保護
回路１３を通過し、プリアンプ７に入力し増幅される。

この出力は受信部保護回路１５．ケーブル４を経て送受
信機３に入力し、更に受信部保護回路１１を通り受信用
アンプ８に入力し増幅される。この間既述のようにＴＲ
スイッチ１２．１０の回路は受信信号に対してはオフの
状態にある。この受信時の等価回路を第３図に示す。図
の等価回路の動作は上述の通りなので説明は省略する。

以上説明したように本実施例によれば、プリアンプをプ
ローブの中に設けて、ケーブル伝送の受信信号を高レベ
ルにして雑音によ影響を少なくし、ＳＮ比を向上させ、
しかも使用ケーブルは振動子１素子に付き１本にするこ
とができて、所要ケーブル数を半減させることができる
。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば第４図に示すように受信信号の周波数を変換する方
法も考えられる。図において、第１図と同じ部分には同
じ符号を付しである。図中、１６は受信周波数を変換す
るためにミ４：す′−１７に入力する周波数ｆＬの局部
発振信号を発振する局部発振器、１８は周波数変換され
た受信信号を増幅するアンプである。この回路において
、ミキサー１７の出力は受信信号の周波数をダウンコン
バートした周波数の信号で、受信信号周波数が低いため
受信部保護回路１５のコイルＬ４．Ｌ５とコンデンサＣ
３の選択の自由度が増え、コイルＬ４．Ｌ５のインダク
タンスを大きく選ぶことができるので受ｊＨ信号の阻止
能力は増大する。

第５図は振動子２の出力点Ａにおける信号のスペクトル
とケーブル４への入力点已における信号のスペクトルを
示した図である。図において、２０はＡ点における送受
信信号のスペクトルで、２１は８点における受信信号の
スペクトルである。

ｆＬは局部発振器１６の出力の局部発振周波数、ｆｃは
次式で表わされる周波数である。但し、コイルＬ４．Ｌ
５のインダクタンスをし、コンデンサＣ３のキャパシタ
ンスをＣとする。

図において、明らかなように８点の信号スペクトル２１
はＡ点の信号スペクトル２０より低い領域にあるため、
（１）式に示すように受信部保護回路１５のコイルＬ４
．Ｌ５をＡ点の信号スペクトル２０より低い周波数ｆｃ
を共振周波数とする大きなＬに選ぶことができて、送信
信号の阻止能力が増加する。

受信部保護回路の形式はしＰＦによるものと直列共振回
路によるものと、それぞれ入れ替えて使用しても、同一
形式のものばかりを使用しても差支えない。

第８図に本発明の他の実施例を示す。第８図は、本発明
をリニアスキャン形の超音波診断装置に適用した例であ
って、プローブ１内には複数の振動子２からなるリニア
アレイとリニアスキャン用スイッチ２０の公知め組合わ
せが含まれている。リニアスキャン用スイッチ２０は、
１本の超音波ビームの形成に関与する隣合った例えば４
個の振動子２を選択して４組の送受信回路にそれぞれ接
続する。尚、送受信回路は１組しか図示しないが、　　
　他の３組も全く同じ構成を有する。リニアスキャン用
スイッチ２０の切換えにより４（１１ｉ１の振動子２は
１回の送信受信の度に順次１つずつずれながら選択され
る。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、プローブ内
にプリアンプを収容したので、ＳＮ比が向上して良好な
受信が可能になり、しかもケーブルの所要数が振動子１
素子に付き１本ですむようになったので装置の簡素化、
経費の節約ができて、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気的接続図、第２図は実
施例の回路の送信時の等価回路、第３図は実施例の回路
の受信時の等価回路、第４図は本発明の他の実施例の電
気的接続図、第５図は第４図の回路における信号のスペ
クトル図、第６図は送受信機内にプリアンプを設けた従
来の回路図、第７図はプローブ内にプリアンプを設けた
従来の回路図、第８図は本発明の他の実施例の電気的接
続図である。 １・・・プローブ　　　２・・・撮動子３・・・送受信
機　　　４．４Ａ、４Ｂ・・・ケーブル６．１０．１２
・・・ＴＲスイッチ ７・・・プリアンプ １１．１３．１５・・・受信部保護回路１４・・・直列
共振回路 ２０・・・リニアスキャン用スイッチ 特許出願人　横河メディカルシステム株式会社筒４図 ！ 髪別Ｉ弧１３′ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１個の振動子を内蔵するプローブと、
   送信用アンプと受信回路を内蔵する送受信機とをケーブ
   ルで接続して用いる超音波診断装置において、振動子１
   素子に付き少なくとも１個の受信用プリアンプと該プリ
   アンプの前後に設けたリアクタンス素子と逆並列接続の
   ダイオードとを含む送信信号を阻止し受信信号のみを通
   過させる受信部保護回路とで構成された受信回路と、送
   信信号を通し受信信号を阻止するＴＲスイッチとを前記
   ケーブル端と前記振動子との間に並列に接続して前記プ
   ローブ内に収容し、該プローブを前記振動子１素子当り
   １本のケーブルにより前記送受信機に接続し、該送受信
   機には前記受信部保護回路及び前記ＴＲスイッチと同等
   の受信部保護回路とＴＲスイッチとを設けて受信回路と
   送信回路とを分離したことを特徴とする超音波診断装置
   。
2. （２）受信回路とＴＲスイッチとの並列回路と振動子の
   間にリニアスキャン用スイッチを有する特許請求範囲第
   １項記載の超音波診断装置。